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►【MBD for ANSYS】膜片彈簧離合器
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膜片彈簧離合器同時兼具壓緊彈簧和分離槓桿的作用，通過膜片彈簧將汽車動力機械的引擎動力以開合的方式傳遞至車軸上，結構緊湊，操縱輕便，具有良好的非線性特性，摩擦片的作用得到充分發揮，故而應用廣泛。
汽車起步的平穩性、換檔的安全性、防止傳動系超載的可靠性、降低扭振衝擊的有效性，都與離合器“離”與“合”的性能相關，下面透MBD for ANSYS 機構數值分析模型解析該動力傳遞過程。 |
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■ 力的傳遞 |
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接合工作過程： 膜片彈簧被壓緊時，離合器處於接合位置，膜片彈簧端對壓盤的壓緊力，使得壓盤與離合盤前摩擦墊間產生摩擦力。當飛輪轉動時，飛輪、後摩擦墊及離合盤之間的摩擦轉矩帶動離合盤總成和變速器一起轉動以傳遞發動機動力。
分離過程： 離合器分離時，踏下離合器踏板，通過分離叉使分離軸承總成前移推動膜片彈簧，使膜片彈簧呈反錐形變形，膜片彈簧端離開壓盤，壓盤鬆開離合盤前摩擦墊，離合盤處於分離位置，切斷了發動機動力的傳遞。
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■ 基於已知膜片彈簧力學性能的設計模擬
在離合器設計時，假設膜片彈簧的力學特性在已知基礎上，進行離合器整體機構的設計驗證。建立離合器分析模型時，膜片彈簧以”線性”彈簧力進行模擬。
1) 軟體需求：MBD for ANSYS16.0 以上。
2) MBD 模型概要：Body (車體直接用Ground表示)，其餘零部件用14 Bodies（剛體）表示。
Joint：16 Joints +1 Coupler
Force：4 Forces（3個彈簧力，1個扭矩）
Contact：3 Contacts（前摩擦墊與壓盤，分離軸承(前)與分離叉，飛輪與後摩擦墊） |
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▲Joint(連接對)定義兩物件間的關係 |
▲定義線性彈簧與旋轉軸的力 | |
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■ 模擬工況： |
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踏板轉動 45°，然後返回初始位置，通過在踏板與車體（此處以Ground模擬）間的 Joint(旋轉對)上添加如下角位移運算式實現： |
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■ 分析結果： |
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如右上圖後處裡顯示，可獲得踏板轉動 45°時的扭力值與時間、角度的關係。動態結果播放如下： https://youtu.be/afQa49JV8zo |
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■ 考慮膜片彈簧為”非線性”彈簧進行離合器設計 ： |
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離合器設計，膜片彈簧以”非線性”彈簧力進行模擬。MBD for ANSYS 可以帶入實驗數值等曲線，當成輸入條件進行分析，例如：非線性彈簧、馬達轉速、扭力變換等等。
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▲膜片彈簧以”非線性”彈簧力模擬與”線性”彈簧力的差異比較。
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■ 基於膜片彈簧幾何結構的設計模擬 ： |
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很多時候，膜片彈簧的力學特性往往不容易事先確定，僅僅知道膜片彈簧的幾何結構和材料，那麼這時需要採用MFBD模型（Multi Flexible Body Dynamics）模擬離合器的整體性能。
1) 軟體需求：RecurDyn V8R4
2) MFBD模型： 將MBD模型通過MBD for ANSYS的 Export 功能和 RecurDyn 的 Import 功能拓展至RecurDyn建模環境，去掉MBD模型中的彈簧力，導入膜片彈簧幾何，劃分網格，定義膜片彈簧與壓板的接觸關係，膜片彈簧與分離軸承（Back）的接觸關係。
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https://youtu.be/UCxj9h8OJng
https://youtu.be/gvpWwAYAxEU |
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“用最有效率的方法全面性的了解機構系統動態行為 |
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和 自動產生載荷邊界條件進行結構強度評估” | |
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